WO2023026395A1

WO2023026395A1 - 自律走行式芝刈機

Info

Publication number: WO2023026395A1
Application number: PCT/JP2021/031142
Authority: WO
Inventors: 秀憲平木; 賢二中野; 陽一布施; リオネルクヴォン
Original assignee: 株式会社やまびこ
Priority date: 2021-08-25
Filing date: 2021-08-25
Publication date: 2023-03-02
Also published as: EP4393289A1

Abstract

走行装置４により無人走行自在な走行機体２と、走行機体２に取り付けられる少なくとも一つの芝刈作業部３と、走行機体２の上面及び周面を覆う機体カバー１Ａと、を備える自律走行式芝刈機１であって、少なくとも一つの芝刈作業部３が、刈刃１７と、刈刃１７を駆動させる原動機１５と、走行装置４の前後幅ＷＢの内側に位置して刈刃１７の地面Ｇへの接触を防止する少なくとも一つの接地部材２３と、走行機体２に対して芝刈作業部３を上下動自在にする調整機構２８と、を備え、接地部材２３と刈刃１７が機体カバー１Ａの内側に位置する。

Description

自律走行式芝刈機

本発明は、ロボット芝刈機（ｒｏｂｏｔｉｃ　ｌａｗｎ　ｍｏｗｅｒ）とも呼ばれる自律走行式芝刈機に関するものである。

無人自走式のロボット芝刈機として、下記特許文献１に記載のものが知られている。このロボット芝刈機は、下向きに開口した筐体の内部に走行機体と芝刈作業部とを備える。芝刈作業部は、走行機体の腹部、すなわち、走行装置である前輪と後輪との間に配設される。ロボット芝刈機は、走行機体の車輪によってフィールドを無人で自動走行しながら、芝刈作業部の刈刃によってフィールドの芝生を所定の高さに刈り揃える。芝刈作業部は、走行機体に対して上下高さを調整自在に取り付けられる。このため、走行機体に対する芝刈作業部の上下高さを調整することで、芝生の刈高さを適宜に設定できる。

特開２０１９－１４９９９５号公報

ところで、無人自走式のロボット芝刈機は、常に平坦な地面を走行して芝刈作業を行うとは限らない。傾斜や凹凸がある地面を走行しての芝刈作業が求められることもある。この場合にも、無人で自動的に地面の傾斜や凹凸に対応して芝刈作業を行うことが求められる。

前述した従来技術によると、走行機体の腹部下方に位置する芝に対して芝刈作業が行われるが、走行装置の前後幅の内側に地面の傾斜や凹凸が到来した場合、芝の刈高さが変動したり、刈刃が地面に衝突したりする等の問題が起こりやすい。刈刃が地面に衝突すると、刈刃や芝生の損傷につながる。このため、走行装置の前後幅の内側に到来する地面の傾斜や凹凸に対して、所望の刈高さを保ちつつ、芝刈作業部の刈刃及びフィールドにおける芝生の損傷を減らして芝刈作業を行うことが求められる。

本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものである。本発明の課題は、地面の傾斜や凹凸が走行装置の前後幅の内側に位置した場合でも、所望の刈高さを保ちつつ、芝刈作業部の刈刃及びフィールドにおける芝生の損傷を減らすことができる、自律走行式芝刈機（ロボット芝刈機）を提供することである。

本発明に係る自律走行式芝刈機は、走行装置により無人走行自在な走行機体と、該走行機体に取り付けられる少なくとも一つの芝刈作業部と、前記走行機体の上面及び周面を覆う機体カバーと、を備える自律走行式芝刈機であって、前記少なくとも一つの芝刈作業部が、刈刃と、該刈刃を駆動させる原動機と、前記走行装置の前後幅の内側に位置して前記刈刃の地面への接触を防止する少なくとも一つの接地部材と、前記走行機体に対して前記芝刈作業部を上下動自在にする調整機構と、を備え、前記接地部材と前記刈刃が前記機体カバーの内側に位置することを特徴とする。

本発明によれば、走行機体が無人で走行しながら、芝刈作業部の刈刃によって芝刈りが行われる。接地部材が地面に接触することで、刈刃が所望の地上高に保持される。接地部材は走行装置の前後幅の内側に位置するので、走行装置の前後幅の範囲内に地面の傾斜や凹凸がある場合でも、これらに追従して所望の刈高さが保持され、芝刈作業部の刈刃及びフィールドにおける芝生の損傷を減らすことができる。接地部材と刈刃は、機体カバーの内側に位置するので、地面に落ちている木の枝や、生垣等から横に伸びる木の枝等の異物から機体カバーで保護される。

実施の一形態として、前記少なくとも一つの接地部材が、前記走行機体の進行方向において、前記少なくとも一つの芝刈作業部の前方に配置される態様としてもよい。このようにすれば、芝刈作業部の前方に備えられた接地部材によって、進行方向前方の地面の傾斜や凹凸に追従し、芝刈作業部の高さ（刈高さ）を所望の高さに保ち、刈刃が地面に衝突することを防止できる。

実施の一形態として、前記芝刈作業部を複数備え、該複数の芝刈作業部のそれぞれが前記接地部材と前記調整機構とを有し、前記芝刈作業部は、前記調整機構を介して前記走行機体からも他の芝刈作業部からも独立して上下動可能である態様としてもよい。この場合、いずれの芝刈作業部についても、芝刈作業部に備えられた接地部材が接地した高さを基準に地面の凹凸に追従させることができ、個々の芝刈作業部の高さを保ちつつ、刈刃と地面との衝突が無人で自動的に防止される。

実施の一形態として、前記複数の芝刈作業部に対してそれぞれ設けられる前記接地部材が、前記走行装置の前後幅の内側に位置する態様としてもよい。このようにすれば、走行装置だけでは対応できない走行装置の前後幅よりも狭い範囲における地面の凹凸に、それぞれの芝刈作業部が独立して対応でき、より精密な芝刈作業が可能となる。

実施の一形態として、前記芝刈作業部において、前記刈刃の作業範囲の前後方向の中心線からオフセットされた位置に前記接地部材が配設される態様としてもよい。この場合、特に見栄えに影響が出やすい刈刃の作業範囲において、前後方向の中心線からオフセットして接地部材を配置できるため、接地部材が芝刈作業の邪魔になりにくく、美しい仕上がりの芝刈を実現できる。

実施の一形態として、前記芝刈作業部において、前記刈刃の作業範囲における前方の左右両側に前記接地部材が配設される態様としてもよい。このようにすれば、刈刃の前方において、左右のいずれかの地面に凹凸がある場合でも、設定した刈高さに保つことができ、地面に凸部がある場合でも、刈刃と地面との衝突が防止される。

実施の一形態として、前記調整機構は、刈高さを調整する複数の状態のうちの少なくとも一つの状態のとき、前記接地部材が地面に常時接触する態様としてもよい。この実施の一形態においては、刈高さに合わせ、接地部材が地面に常時接触することから、地面に対する接地部材の接触有無の変動がなくなり、安定した芝刈作業が可能となる。

実施の一形態として、前記調整機構の前記複数の状態のうちの少なくとも一つの状態は、低芝刈作業状態である態様としてもよい。刈刃と地面が接触するリスクが最も高いのは低芝刈作業状態であるため、低芝刈作業状態のときに接地部材を地面に常時接触させることで、刈刃と地面との接触を防止できる。また、地面の凹凸に追従して刈刃が所望の高さに保持されるので、刈刃や芝生が損傷することなく、芝刈作業を行うことができる。

実施の一形態として、前記接地部材が地面に対して転がり接触する態様としてもよい。このようにすれば、接地部材と地面との摩擦が小さいので、接地部材が走行機体の推進力の妨げになりにくく、走行時に走行装置用の原動機にかかる負荷を低減できる。

実施の一形態として、前記接地部材が地面に対して滑り接触する態様としてもよい。この実施の一形態は、転動式の接地部材に対して優位性がある。すなわち、接地部材が転動式の場合には、転動のための軸受部に芝草が入り込んで接地部材の円滑な転動が阻害される虞がある。これに対し、滑り接触式の接地部材の場合には、前記のような問題は起こらない。

実施の一形態として、前記接地部材は地面に対面する板体であり、該板体の外周部から下向きに突出した突出部により地面に接触するものとしてもよい。このようにすれば、接地部材がコンパクト且つシンプルに形成されるので、コスト低減に資するほか、接地部材への芝の絡まりも抑制される。

実施の一形態として、前記突出部は、前記板体の下面に環状に配設される態様としてもよい。このようにすれば、接地部材が全方位の凹凸に対応できる。

実施の一形態として、前記接地部材は、前記原動機を支持するハウジングに取付けられる態様としてもよい。このようにすれば、接地部材は芝刈作業部に近接し、かつ回転しない所望の位置に固定的に取付けることができ、精度よく接地部材を地面の凹凸に追従させることができる。この構成では、取付け構造の設計自由度が高いこと、刈刃を駆動させる原動機への追加負荷が発生しないことも利点として挙げられる。

実施の一形態として、前記走行機体は、制御装置を備え、該制御装置は、地面の凹凸に関する情報を取得すると前記走行機体の速度を低下させる態様としてもよい。一般に、接地部材は、走行機体の移動速度が速いときに比べ、移動速度が遅い方が地面の凹凸に対する追従性が増す。例えば、走行機体の移動速度が速い状態で凹凸がある地面を走行させると、走行機体が跳ね上がって芝刈作業部が浮き、所望の刈高さに刈ることが難しくなる。このような場合、接地部材も芝刈作業部と同様に地面から離れるため、地面に対する追従性が乏しくなる。これに対し、本実施の一形態においては、制御装置は、地面の凹凸に関する情報を取得すると走行機体の移動速度を低下させるため、地面の凹凸に対する接地部材の追従性が向上し、刈高さを所望の高さに保つことができる。

本発明の実施の一形態に係る自律走行式芝刈機（ロボット芝刈機）の全体斜視図である。図１の芝刈機の機体カバーを取り外した状態の平面図である。図１の芝刈機の側面図である。図３における芝刈作業部の拡大図である。図２の要部のみを示す平面図である。図４中のＥ矢印部分の変形例を示す側面図である。図４の一部（接地部材）の変形例を示す、接地部材としての保護ディスクを断面とした側面図である。図２の芝刈機の調整機構（芝刈作業部の昇降機構）の説明図であり、（ａ）は高芝刈作業状態を示し、（ｂ）は低芝刈作業状態を示す。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１に示す本発明の実施の一形態に係る自律走行式芝刈機１は、ロボット芝刈機とも言われ、フィールドを無人で自走しながら、フィールドの芝生を所定の高さに刈り揃えるものである。図１の芝刈機１は、下向きに開口した機体カバー１Ａを備えており、この機体カバー１Ａの内部に、後述する走行機体２と、少なくとも一つの芝刈作業部３が配設されている。機体カバー１Ａは、走行機体２の上面及び周面を覆っている。機体カバー１Ａは、芝生に落ちている木の枝や、隣接する生垣等から横に伸びる木の枝などの障害物が、走行機体２や芝刈作業部３に接触するのを防止する。

図２は、図１の芝刈機１の機体カバー１Ａを取り外した状態の平面図であり、芝刈機１の内部構造が示されている。図２の右方が走行機体２の進行方向の前方Ｆであり、図２の左方が走行機体２の進行方向の後方Ｒである。芝刈機１は、走行装置４としての前輪４ｆ及び後輪４ｒを有する無人走行自在な走行機体２と、走行機体２に搭載される少なくとも一つの芝刈作業部３と、を備える。走行機体２は機体フレーム５を備え、機体フレーム５には、後輪となる左右一対の駆動車輪４ｒ，４ｒと、これらの駆動車輪４ｒ，４ｒの駆動源である電動式の走行用モータ６と、走行用モータ６の電源としての充電式バッテリ７と、前輪となる左右一対の舵取り車輪４ｆ，４ｆと、舵取り車輪４ｆ，４ｆを制御する舵取り調整部８（図３参照）等が取り付けられている。前輪４ｆと後輪４ｒのいずれを駆動輪と舵取り車輪にするかは任意であり、また、前輪４ｆと後輪４ｒのいずれかを一輪としてもよい。走行用モータ６と舵取り調整部８は、マイクロコンピュータを含む制御装置９によって自動制御される。前輪４ｆと後輪４ｒとからなる走行装置４に代えて、左右一対の履帯を有するクローラ式の走行装置を採用してもよい。

図２の例では、五つの芝刈作業部３が走行機体２に取り付けられているが、芝刈作業部３の配設数や配設位置は適宜に設定することができる。一例として図示例では、走行機体２の左右幅内に前側の芝刈作業部３が等間隔で三つ配設され、その後方位置に後側の芝刈作業部３が二つ配設されている。後側の芝刈作業部３は、前側の芝刈作業部３の離間スペースの真後ろに配設される。芝刈作業部３はすべて、走行機体２のホイールベースＷＢ（前輪・後輪間の距離）の内側であって、機体カバー１Ａの内側に位置するように配設される。走行装置４がクローラ式の場合には、左右の履帯の前後幅の内側であって、機体カバー１Ａの内側に芝刈作業部３が配設される。

図３に示すように、機体カバー１Ａの少なくとも前部１Ａｆの下縁は地面Ｇに近接している。機体カバー１Ａの前部１Ａｆは、地面Ｇに落ちている枝やごみ、横に伸びている枝等の異物が芝刈作業部３に入り込むのを抑止する。これにより、芝刈作業部３が異物から保護される。

図３に示すように、各芝刈作業部３は、機体フレーム５に対して上下高さを調整自在に取り付けられる。図示例では、各芝刈作業部３は、回動自在な平行リンク１０を介して上下動自在に機体フレーム５に連結されている。したがって、各芝刈作業部３は、水平状態のままで上下動できる。全ての芝刈作業部３は、中継軸１１に連結されている。この中継軸１１の正逆双方向への回動により、全ての芝刈作業部３が同時に昇降する。芝刈作業部３の上下高さは、芝生の刈高さに応じて適宜に調整し設定される。芝刈作業部３の昇降機構の詳細については後述する。なお、図３では、図示簡略化のため、図２の前側の芝刈作業部３のみを図示し、後側の芝刈作業部３の図示は省略してある。

図４に示すように、各芝刈作業部３は、作業部ハウジング１２を備える。この作業部ハウジング１２は、円形の水平フレーム１３と、水平フレーム１３の上面に固着されるモータカバー１４と、を備える。水平フレーム１３上には、原動機としての電動式の刈刃駆動モータ１５が配置され、モータカバー１４が刈刃駆動モータ１５を覆って水平フレーム１３に固着されている。刈刃駆動モータ１５は、充電式バッテリ７を電源として駆動される。平行リンク１０の基端部１０ａが機体フレーム５に回動自在に軸支され、平行リンク１０の揺動先端部１０ｂが、モータカバー１４に回動自在に軸支される。

刈刃駆動モータ１５の出力軸１５ａは水平フレーム１３を貫通して真下に延びている。出力軸１５ａの下端部にはブレードディスク１６が固着される。ブレードディスク１６は、出力軸１５ａに直交する回転面内で回転し、ブレードディスク１６の回転面をフィールドに対向させた状態で回転駆動される。

ブレードディスク１６の外周部の下面には、少なくとも一つの刈刃１７が揺動自在に取り付けられている。刈刃１７は、例えば段付きボルト等のボルト１８とナット１９とを含む適宜の取付具２０によって、ブレードディスク１６に対して水平面内で揺動自在且つ着脱自在に取り付けられる。刈刃の数は限定されないが、ブレードディスク１６に対して等角度間隔で複数配設すると好適である。

ブレードディスク１６の下方には、刈刃１７を地面Ｇへの衝突等から保護する薄板状の保護ディスク２１が地面Ｇに対面して設けられている。この保護ディスク２１はブレードディスク１６と同心に配設され、ブレードディスク１６から回転自由である。保護ディスク２１の直径は、ブレードディスク１６の回転による刈刃１７の回転領域の直径よりも小さい。刈刃１７の内、保護ディスク２１よりも径方向外方に位置する刃部１７ａによって実質的な芝刈作業が行われる。保護ディスク２１の下面中央には、保護ディスク２１を支持する押さえ部材２２が固着される。この押さえ部材２２は、低芝刈作業時に地面Ｇに滑り接触する接地部材としても作用する。但し、低芝刈作業時における押さえ部材２２の接地は任意である。

刈刃１７は、ブレードディスク１６の回転による遠心力でブレードディスク１６の放射方向に向き、ブレードディスク１６の外側に突出する。図４に示すこの突出姿勢が刈刃１７の芝刈姿勢である。芝刈作業中、刈刃１７は、芝の抵抗とブレードディスク１６の回転による遠心力とを受けて、微小角度範囲内を常に動く。また、作業中に刈刃１７が大きな抵抗を受けると、抵抗から逃げるように、刈刃１７はブレードディスク１６の回転方向とは反対側に退避する。抵抗がなくなると、ブレードディスク１６の回転による遠心力で、刈刃１７は再び元の芝刈姿勢に復帰する。

なお、上述の刈刃１７の構造は一例に過ぎない。他の簡易な例として、長方形の長い刈刃や円形の刈刃を、刈刃の中央部にて刈刃駆動モータ１５の出力軸１５ａに固着して水平面内で回転させるものであってもよい。

各芝刈作業部３は、少なくとも一つの接地部材２３を備え、接地部材２３とともに機体カバー１Ａの内側に位置する。これにより、地面に落ちている木の枝や、生垣等から横に伸びる木の枝等の障害物が機体カバー１Ａ内に入り、芝刈作業部３や接地部材２３に接触することを防止できる。接地部材２３が地面Ｇに接地した図４の状態が、各芝刈作業部３の低芝刈作業高さ位置ＬＰとなる。この低芝刈作業高さ位置ＬＰにおいては、刈刃１７が低芝刈作業に適する低い地上高（例えば、１０～２０ｍｍ等）に保持される。各芝刈作業部３が低芝刈作業高さ位置ＬＰにあるときには、各芝刈作業部３は、接地部材２３を介して、走行機体２からも他の芝刈作業部３からも独立して地面Ｇの凹凸に追従して上下動する。

一方、接地部材２３が地面Ｇから離れて芝刈作業部３が宙に浮いた状態が、各芝刈作業部３の高芝刈作業高さ位置ＨＰとなる（図８（ａ）参照）。高芝刈作業高さ位置ＨＰは、異なる高さで複数段階あってもよいが、ここではいずれの段階も、低芝刈作業高さ位置ＬＰとの対比の意味で、高芝刈作業高さ位置ＨＰという。

図４に示す接地部材２３は、地面Ｇに転がり接触する転動式（車輪式、ローラ式又はキャスタ式等）の接地部材である。転動式の接地部材２３は地面Ｇとの摩擦が小さいので、接地部材２３が走行機体２の推進力の妨げになりにくい。接地部材２３は、軸受部２４を有するアーム２５を介して作業部ハウジング１２の水平フレーム１３に支持されている。接地部材２３は、少なくとも、刈刃１７の作業範囲（ブレードディスク１６の回転による刈刃１７の回転領域）に対して走行機体２の進行方向の前方Ｆに配設される。この構成により、刈刃１７の作業範囲の前方Ｆの地面Ｇに凹凸がある場合に、各芝刈作業部３が地面Ｇの凹凸に追従して上下動する。このため、刈刃１７と地面Ｇとの衝突が無人で自動的に防止される。

接地部材２３は、図５に示すように、走行機体２の走行装置である前輪４ｆと後輪４ｒの前後幅ＷＢの内側に位置する。接地部材２３の配設位置がこのように特定される理由は次の通りである。芝刈り作業においては、見栄えや目的に応じて、芝の刈高さについて精密さが求められることがある。具体的には、ゴルフ場やサッカー場等の球技場において、芝刈り後の美観のほか、フィールド上のボールを発見しやすくしたり、ボールの転がりをスムーズにしたりすること等を目的として、芝生をごく短く刈り揃える低芝刈作業が求められる場合がある。低芝刈作業を行うには、芝刈作業部３の刈刃１７が地面Ｇに近接するように、走行機体２に対する芝刈作業部３の上下高さを低く設定する必要がある。

しかしながら、低芝刈作業を行う場合、芝刈作業部３が地面Ｇに近接しているので、地面Ｇに細かな凹凸がある場合には、走行機体２の前輪４ｆが乗り越えた凸部に芝刈作業部３の刈刃１７が衝突する虞がある。刈刃１７が地面Ｇに衝突すると、刈刃１７が損傷したり芝生が損傷したりするので、芝刈機１にとっても芝生の美観維持や根の保全の観点からも好ましくない。特に、無人自走式のロボット芝刈機１は、作業状況の人為的な常時監視を想定していないので、刈刃１７と地面Ｇの凸部との接触の自律的回避の重要性が高い。

そこで、本実施の形態では、図５に示すように、走行機体２の走行装置である前輪４ｆと後輪４ｒの前後幅ＷＢの内側に接地部材２３が配設される。このため、低芝刈作業時において、前輪４ｆと後輪４ｒとの間の地面Ｇに傾斜や凹凸が存在する場合でも、これらに追従して所望の刈高さが保持されると共に、刈刃１７の地面Ｇへの衝突が回避される。

限定はされないが、図５の例では、各芝刈作業部３について、刈刃１７の作業範囲２６の左右の前方に前側の接地部材２３が二つ配設され、刈刃１７の作業範囲２６の後方の中央位置に後側の接地部材２３が一つ配設されている。前側の接地部材２３が刈刃１７の作業範囲２６の前後方向の中心線Ｃからオフセットされた位置に配設されているので、接地部材２３が芝刈作業の邪魔になりにくい。また、各芝刈作業部３について、刈刃１７の作業範囲２６の前方Ｆの左右両側に接地部材２３が配設されるので、刈刃１７の前方Ｆの左右のいずれかの地面Ｇに凸部がある場合でも、刈刃１７と地面Ｇとの衝突が防止できる。

接地部材２３の他の態様として、図６に示すように、地面Ｇに対して滑り接触する接地部材２７を採用してもよい。例えば、橇（そり）の接地部材と同様の態様である。この実施の一形態は、転動式の接地部材２３に対して優位性を有する。すなわち、接地部材が転動式の場合には、転動のための軸受部２４（図４参照）に芝草が入り込んで接地部材２３の円滑な転動が阻害される虞がある。これに対し、滑り接触式の接地部材２７の場合には、前記のような問題が起こらない。

接地部材２３，２７の他の態様として、図７に示す接地部材（保護ディスク）４０を採用してもよい。図７の保護ディスク４０は、図４の保護ディスク２１の変形例である。図７の保護ディスク４０は、図４の保護ディスク２１との違いとして、地面Ｇに対面する円形の板体４１の外周部から下向きに突出した突出部４２を備え、この突出部４２により地面Ｇに滑り接触する。その他の点は、図４の保護ディスク２１と同様である。図７において、低芝刈作業時における押さえ部材２２の接地が任意であることも、図４の場合と同様である。

図７の例では、地面Ｇに接触する下向きの突出部４２が円形の板体４１の外周部下面に環状に延在している。この場合、環状の突出部４２は、刈刃１７の回転の中心となる刈刃駆動モータ１５の出力軸１５ａと同心に位置する。図示してはいないが、下向きの突出部４２の他の配設態様として、円形の板体４１の外周部に間欠的に配設される態様としてもよい。また、下向きの突出部４２の配設数は単数であってもよい。下向きの突出部４２が単数又は間欠的に配設される場合、下向きの突出部４２の具体的な配設位置は、板体４１の外周部における適宜の位置とすればよい。

外周部に下向きの突出部４２を有する保護ディスク（接地部材）４０によれば、前述の接地部材２３，２７と比べて、接地部材４０がコンパクト且つシンプルに形成されるので、コスト低減に資するほか、接地部材４０への芝の絡まりも抑制される。また、下向きの突出部４２が板体４１の外周部下面に環状に延在する図７の保護ディスク４０によれば、突出部４２が刈刃１７の近傍に常時位置し、接地部材４０が全方位の凹凸に対応できる利点もある。下向きの突出部４２が円形の板体４１の外周部に単数又は間欠的に配設される態様の場合、図７の保護ディスク４０に比べて地面Ｇとの摩擦が小さいので、接地部材が走行機体２の推進力の妨げになりにくく、走行時に走行装置４用の原動機にかかる負荷を低減できる。また、接地部材の重量増加も抑制できる。

なお、図７の保護ディスク４０等、外周部に下向きの突出部４２を有する保護ディスク（接地部材）を採用する場合には、図４や図６の接地部材２３，２７を設ける必要はないが、それらと併用してもよい。

次に、図２、図３及び図８を参照して、走行機体２に対して芝刈作業部３を上下動自在にする調整機構２８（芝刈作業部の昇降機構）の一例について説明する。図８は、調整機構２８を構成する駆動プーリ３２、駆動ベルト３０、中継プーリ２９、中継軸１１、各従動プーリ３３、各従動ベルト３４、芝刈作業部３の連結関係を示している。

図２に示すように、調整機構２８を構成する中継軸１１は、走行機体２の左右方向に向けて水平に走行機体２に支持される。中継軸１１は、前側の芝刈作業部３と後側の芝刈作業部３との間に配設される。中継軸１１には中継プーリ２９が固着される。この中継プーリ２９は、駆動ベルト３０を介して、原動機としての昇降用電動モータ３１の駆動プーリ３２に連結される。昇降用電動モータ３１は走行機体２に取り付けられており、走行用電動モータ６と同じく充電式バッテリ７を電源として作動する。中継軸１１には、芝刈作業部３ごとに従動プーリ３３が固着される。

図２及び図３に示すように、芝刈作業部３を上下動自在にする調整機構２８は、機体カバー１Ａの内側に位置している。この配置は、地面に落ちている木の枝や、横に伸びている木の枝等の異物を機体カバー１Ａ内に入れないようにするために有効であり、調整機構２８の損傷を防止して所望の刈高さを保つことが可能となる。

図８に示すように、駆動ベルト３０の一端３０ａは駆動プーリ３２に固着され、駆動ベルト３０の他端３０ｂは中継プーリ２９に固着される。各従動プーリ３３は、従動ベルト３４を介して各芝刈作業部３に連結される。各従動ベルト３４の一端３４ａは従動プーリ３３に固着され、各従動ベルト３４の他端３４ｂは各芝刈作業部３に固着される。昇降用電動モータ３１、駆動プーリ３２、駆動ベルト３０、中継プーリ２９、中継軸１１、各従動プーリ３３及び各従動ベルト３４が、各芝刈作業部３の調整機構２８を構成する。

図８の芝刈作業部３は、図３，図４の芝刈作業部３と同様に、図２の前側の芝刈作業部３を示している。図２に示すように、前側の芝刈作業部３は、中継軸１１よりも前方に位置している。このため、前側の芝刈作業部３のモータカバー１４の上面に、後方Ｒへ延びる位置合わせ用連結板３５が固着され、この位置合わせ用連結板３５の後端に対して従動ベルト３４の他端３４ｂが固着されている。これとは逆に、図２の後側の芝刈作業部３の場合には、モータカバー１４の上面に、前方へ延びる位置合わせ用連結板（図示せず）が固着され、この位置合わせ用連結板の前端に対して従動ベルト３４の他端３４ｂが固着される。

調整機構２８は、刈高さを調整する複数の状態を備え、そのうちの少なくとも一つの状態である低芝刈作業状態のとき、接地部材２３が地面Ｇに常時接触する。すなわち、昇降用電動モータ３１（図２参照）の駆動プーリ３２は、例えば、図８（ａ）に示す所定の高芝刈作業角度位置ＨＡＰと図８（ｂ）に示す低芝刈作業角度位置ＬＡＰとの間で正逆双方向へ回動可能であり、それらの角度位置ＨＡＰ，ＬＡＰ間で無段階又は段階的に停止可能である。駆動プーリ３２の回動と停止は、制御装置９による昇降用電動モータ３１（いずれも図２参照）の制御によって行われる。

駆動プーリ３２が図８（ａ）の高芝刈作業角度位置ＨＡＰに停止しているとき、駆動ベルト３０の張力で中継プーリ２９と全ての従動プーリ３３も図８（ａ）の所定の高芝刈作業角度位置ＨＡＰに停止し、さらに、各従動ベルト３４の張力で全ての芝刈作業部３が宙に浮いて所定の高芝刈作業高さ位置ＨＰに保持される（高芝刈作業状態）。このとき、中継軸１１には、全ての芝刈作業部３の自重による反時計回り方向への回転力が作用するが、この回転力が駆動プーリ３２の停止力とつり合うことで、中継軸１１の回転が阻止される。

図８（ａ）の状態から、昇降用電動モータ３１の作動により、駆動プーリ３２が図８（ｂ）の所定の低芝刈作業角度位置ＬＡＰへと時計回り方向に回動すると、その回動角度分だけ駆動ベルト３０が解放される。このため、中継軸１１に作用している反時計回り方向への回転力により、中継プーリ１１と全ての従動プーリ３３が反時計回り方向に回動する。これにより、全ての芝刈作業部３が自重で下降し、芝刈作業部３の接地部材２３が地面Ｇに接触した低芝刈作業高さ位置ＬＰとなる（低芝刈作業状態）。このとき、駆動ベルト３０と各従動ベルト３４には所定量の緩みが出るように、駆動プーリ３２の回動角度範囲が予め設定される。駆動ベルト３０と各従動ベルト３４の緩みにより、各芝刈作業部３が走行機体２からも他の芝刈作業部３からも独立して地面Ｇの凹部に追従できる。また、芝刈作業部が図８（ｂ）に示す低芝刈作業高さ位置ＬＰにあるとき、各芝刈作業部３が走行機体２からも他の芝刈作業部３からも独立して地面Ｇの凸部にも追従できることは勿論である。

調整機構２８の変形例として、次のものを採用してもよい。すなわち、前記構成において、駆動プーリ３２、駆動ベルト３０、中継プーリ２９、中継軸１１を廃止する。中継軸１１に代えて、所定角度範囲内で正逆双方向へ回動自在且つ停止自在な駆動軸を水平に配設する。駆動軸は、昇降用電動モータ３１で回転駆動される。各芝刈作業部３に対応する従動プーリ３３を駆動軸に固着し、図４のものと同様に、各従動プーリ３３に一端３４ａを固着した従動ベルト３４の他端３４ｂを各芝刈作業部３に接続する。この場合、昇降用電動モータ３１で駆動軸が回転駆動されることで、高芝刈作業高さ位置ＨＰと低芝刈作業高さ位置ＬＰとに芝刈作業部３を変位させることができる。芝刈作業部３が低芝刈作業高さ位置ＬＰにあるときには従動ベルト３４に緩みが出るように、駆動軸の回動角度範囲を予め設定する。これにより、各芝刈作業部３が走行機体２からも他の芝刈作業部３からも独立して地面Ｇの凹凸に追従して上下動可能となる。また、調整機構２８を機体カバー１Ａの内側に配置することで、木の枝等の異物を機体カバー１Ａよりも内側に入れないようにして調整機構２８の損傷を防止できる。

また、調整機構２８の他の例として、平行リンク１０を上方へ駆動する機構を採用してもよい。この場合、低芝刈作業状態の際には、平行リンク１０の下側への制限に余裕を持たせることで、各芝刈作業部３が地面Ｇの凹部に対しても追従可能となる。この例によっても、調整機構２８が機体カバー１Ａの内側に配置するため、外部から木の枝等の異物が機体カバー１Ａの内側に入らず、調整機構２８の損傷を防止できる。

実施の一形態として、図２及び図３に示すように、地面Ｇの凹凸を検出する検出装置３６を走行機体２に配設してもよい。この場合、図２の制御装置９は、検出装置３６が検出した地面Ｇの凹凸に関する情報を取得すると、走行機体２の速度を低下させるように構成する。これにより、各芝刈作業部３が地面Ｇの凹凸に対してより正確に追従できる。特に、進行方向前方の地面Ｇの凹凸を検出するために、検出装置３６を走行機体２の進行方向前方に配設するのがよい。この構成によれば、芝刈作業部３が地面Ｇの凹凸に到達するより先に検出装置３６が凹凸を検出でき、制御装置９は接地部材２３が地面Ｇに常時確実に接地できる走行速度に走行機体２の走行速度を低下させることができる。より好適には、検出装置３６は走行機体２の前端部から少なくとも５メートルまでの距離の地表情報を取得できるようにするとよい。この具体的な距離は、ブレーキをかけるのを考慮した距離である。

また、検出装置３６は複数配置してもよい。この場合、それぞれの検出装置３６から得た情報を統合して一つの情報として制御装置９に出力することで、検出精度を高めることができる。検出装置３６の例として、傾斜センサ、赤外線センサ、光電センサ、ミリ波レーダセンサ、その他のセンサ、カメラ等を挙げることができる。複数の検出装置３６を備える場合、同一種類の検出装置３６を複数用いることで、検出誤差を低減できる。また、異なる複数種類の検出装置３６を用いれば、一方の検出装置３６が不得意とする検出環境で、他方の検出装置３６を一方の検出装置３６に対して補足的または優位に働くよう設定することで、環境等に左右されることなく検出精度を高めることができる。例えば、カメラは広範囲において地面Ｇの凹凸を検出できるが、陰ができている地面では検出能力が低くなる。この場合は、カメラのような広域検出手段と、赤外線センサのような近距離検出手段とを組み合わせて用いることで、両者の特長を最大限に活用できる。

また、走行機体２に検出装置３６を設けずに、地面Ｇの凹凸に関する情報を取得するようにしてもよい。制御装置９は、例えば、予め記憶されているフィールドの地形情報及び位置情報と、芝刈機１の位置情報とを照らし合わせ、地面Ｇの凹凸の位置を推定することで情報を取得する。地面Ｇの凹凸を都度検出する検出装置３６は、検出装置３６の不具合で検出できないことや、検出装置３６が検出した情報を制御装置９に出力するまでにタイムラグが生じること等がある。本構成によれば、検出装置３６の状態及び精度やタイムラグの影響を受けずに、確実に地面Ｇの凹凸に関する情報を取得することが可能である。もちろん、検出精度を高めるために、都度検出する方法と併用して、地形情報または地形情報に関連する位置情報の少なくとも一方を用いてもよい。この構成では、予め記憶されているフィールドの地形情報及び位置情報を補正できるので、より正確な地表情報を構築することが可能となる。

フィールドの地形情報及び位置情報の少なくとも一方は、芝刈機１が備えるメモリに格納されていてもよい。また該情報は、サーバーに保管しておき、サーバーを介して芝刈機１が情報を受信するようにしてもよい。このようにすれば、芝刈機１に搭載されるメモリ容量を減らすことでコストが低減できたり、不要となった分のメモリ容量を他の機能に使用させたりすることが可能となる。芝刈機１の位置情報は、一例としては、ＧＰＳなどの衛星測位システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）における衛星から発信される電波信号を受信するＧＮＳＳセンサから得た情報である。

以上、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

Claims

走行装置により無人走行自在な走行機体と、該走行機体に取り付けられる少なくとも一つの芝刈作業部と、前記走行機体の上面及び周面を覆う機体カバーと、を備える自律走行式芝刈機であって、前記少なくとも一つの芝刈作業部が、刈刃と、該刈刃を駆動させる原動機と、前記走行装置の前後幅の内側に位置して前記刈刃の地面への接触を防止する少なくとも一つの接地部材と、前記走行機体に対して前記芝刈作業部を上下動自在にする調整機構と、を備え、前記接地部材と前記刈刃が前記機体カバーの内側に位置することを特徴とする、自律走行式芝刈機。
前記少なくとも一つの接地部材が、前記走行機体の進行方向において、前記少なくとも一つの芝刈作業部の前方に配置される、請求項１に記載の自律走行式芝刈機。
前記芝刈作業部を複数備え、該複数の芝刈作業部のそれぞれが前記接地部材と前記調整機構とを有し、前記芝刈作業部は、前記調整機構を介して前記走行機体からも他の芝刈作業部からも独立して上下動可能である、請求項１又は２に記載の自律走行式芝刈機。
前記複数の芝刈作業部に対してそれぞれ設けられる前記接地部材が、前記走行装置の前後幅の内側に位置する、請求項３に記載の自律走行式芝刈機。
前記芝刈作業部において、前記刈刃の作業範囲の前後方向の中心線からオフセットされた位置に前記接地部材が配設される、請求項１から４のいずれか一項に記載の自律走行式芝刈機。
前記芝刈作業部において、前記刈刃の作業範囲の前方の左右両側に前記接地部材が配設される、請求項１から５のいずれか一項に記載の自律走行式芝刈機。
前記調整機構は、刈高さを調整する複数の状態のうちの少なくとも一つの状態のとき、前記接地部材が地面に常時接触する、請求項１から６のいずれか一項に記載の自律走行式芝刈機。
前記調整機構の前記複数の状態のうちの少なくとも一つの状態は、低芝刈作業状態である、請求項７に記載の自律走行式芝刈機。
前記接地部材が地面に対して転がり接触する、請求項１から８のいずれか一項に記載の自律走行式芝刈機。
前記接地部材が地面に対して滑り接触する、請求項１から８のいずれか一項に記載の自律走行式芝刈機。
前記接地部材は地面に対面する板体であり、該板体の外周部から下向きに突出した突出部により地面に接触する、請求項１０に記載の自律走行式芝刈機。
前記突出部は、前記板体の下面に環状に配設される、請求項１１に記載の自律走行式芝刈機。
前記接地部材は、前記原動機を支持するハウジングに取付けられる、請求項１から１０のいずれか一項に記載の自律走行式芝刈機。
前記走行機体は制御装置を備え、該制御装置は、地面の凹凸に関する情報を取得すると前記走行機体の速度を低下させる、請求項１から１３のいずれか一項に記載の自律走行式芝刈機。